Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции в качестве источника энергии используют теплоту земных недр. Известно, что при продвижении в среднем на каждые 30-40 м в глубь Земли температура возрастает на 1 °С. Следовательно, на глубине 3-4 км вода закипает, а на глубине 10-15 км температура Земли достигает 1000-1200 °С. В некоторых частях планеты температура горячих источников достаточно высокая и в непосредственной близости от поверхности. Эти районы наиболее благоприятны для сооружения геотермальных станций.

Рисунок 1.39 - Простейшая принципиальная двухконтурная тепловая схема геотермальной электростанции

Так, в Новой Зеландии на геотермальных станциях вырабатывается 40 % всей электроэнергии, в Италии - 6 %. Значительная доля электроэнергии приходится на такие станции и в ряде других стран.

На рис. 1.39 представлена принципиальная двухконтурная тепловая схема геотермальной электростанции, включающая по контуру рабочего тела теплообменник-испаритель 2, турбину 3, конденсатор 4, питательный насос 5. Термальная вода поступает из подъемной скважины 1 и после охлаждения в теплообменнике-испарителе нагнетательным насосом 6 возвращается в пласт по нагнетательной скважине 7.

Энергетический абсорбционный цикл (рис. 1.40) отличается от простейшего бинарного разветвлением потока рабочего тела в сепараторе 3, установленном после испарителя-десорбера 2.

Рисунок 1.40 - Энергетический абсорбционный цикл

В отличие от простейшего цикла, где в испарителе получают сухой насыщенный пар, в испарителе-десорбере кипение не доводится до конца и полученный влажный пар в сепараторе разделяется на сухой насыщенный пар, подаваемый на турбину 4, и жидкую фазу, которая в регенераторе 5 подогревает конденсат и затем сбрасывается в конденсатор-абсорбер 6, где смешивается с отработанным паром.

Эта схема позволяет изменять степень сухости пара на выходе из испарителя, т. е. появляется дополнительный параметр для оптимизации цикла.

Особенности тепломеханического оборудования геотермальной электростанции определяются свойствами рабочих тел: высокой плотностью пара, большой текучестью в жидком состоянии, пожаро- и взрывоопасностью, в ряде случаев токсичностью самих рабочих тел или продуктов их разложения.

Требования к материалам определяются в основном коррозионной стойкостью к термальным водам, обладающим повышенной агрессивностью. Трубки теплообменников выполняются из хромоникелевой нержавеющей стали, как и запорная и регулирующая арматура в тракте термальной воды.

В России для ряда районов, например Камчатки и Курильских островов, сооружение геотермальных станций может оказаться экономически оправданным. Так, на Камчатке успешно эксплуатируется опытно-промышленная геотермальная станция. Обсуждаются также возможности использования действующих вулканов на Курильских островах.

В настоящее время геотермальные источники больше используются для теплоснабжения, чем для выработки электрической энергии. Это объясняется как техническими трудностями в работе геотермальных электростанций, так и высокой стоимостью их в расчете на единицу установленной мощности.

1.2.11. Магнитогидродинамическое преобразование энергии

К одной из центральных физико-технических задач энергетики относится создание магнитогидродинамических генераторов (МГД–генераторов), непосредственно преобразующих тепловую энергию в электрическую. Возможности практической реализации такого рода преобразования энергии в широких промышленных масштабах появляются в связи с успехами в атомной физике, физике плазмы, металлургии и ряде других областей.

Непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую позволяет существенно повысить эффективность использования топливных ресурсов.

Для современной электроэнергетики большое значение имеет открытый Фарадеем закон электромагнитной индукции, который утверждает, что в проводнике, движущемся в магнитном поле, индуцируется ЭДС. При этом проводник может быть твердым, жидким или газообразным. Область науки, изучающая взаимодействие между магнитным полем и токопроводящими жидкостями или газами, называется магнитогидродинамикой.

Принципиальная схема МГД-генератора с паросиловой установкой показана на рис. 1.41. В камере сгорания сжигается органическое топливо, получаемые при этом продукты в плазменном состоянии с добавлением присадок направляются в расширяющийся канал МГД-генератора. Сильное магнитное поле создается мощными электромагнитами. Температура газа в канале генератора должна быть не ниже 2000 °С, а в камере сгорания 2500-2800 °С. Необходимость ограничения минимальной температуры газов, покидающих МГД-генераторы, вызывается настолько значительным уменьшением электропроводности газов при температурах ниже 2000 °С, что у них практически исчезает магнитогидродинамическое взаимодействие с магнитным полем.

Теплота отработанных в МГД-генераторах газов вначале используется для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания топлива, и, следовательно, повышения эффективности процесса его сжигания. Затем в паросиловой установке теплота расходуется на образование пара и доведение его параметров до необходимых величин.

Выходящие из канала МГД-генератора газы имеют температуру примерно 2000 °С, а современные теплообменники, к сожалению, могут работать при температурах, не превышающих 800 °С, поэтому при охлаждении газов часть теплоты теряется.

Трудности в создании МГД-генераторов состоят в получении материалов необходимой прочности. Несмотря на статические условия работы, к материалам предъявляют высокие требования, так как они должны длительно работать в агрессивных средах при высоких температурах (2500-2800 °С). Для нужд ракетной техники созданы материалы, способные работать в таких условиях, однако они могут работать непродолжительное время - в течение минут. Продолжительность работы промышленных энергетических установок должна исчисляться, по крайней мере, месяцами.

Рисунок 1.41 - Принципиальная схема МГД-генератора с паросиловой установкой:

1 – камера сгорания; 2 – МГД канал; 3 – магнитная система; 4 – воздухоподогревательа;

5 – парогенератор; 6 – паровые турбины; 7 – компрессор; 8 – конденсатный насос.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: